[发明专利]一种模拟海洋环境动静联合加载混凝土的试验装置

说明书

本发明属于海工混凝土材料耐久性试验设备技术领域，具体涉及一种模拟海洋环境动静联合加载混凝土的试验装置，与现有技术相比，具有以下优点：1、构造简单、安装方便，自动化程度较高，节省了人工、材料与时间成本，同时控制箱的整体控制功能和实时进行检测记录功能，提高了准确度；2、上水位传感器、下水位传感器、连通水管、试验箱与储液箱配合进行干湿循环试验，保证了水下区、潮汐区与浪溅区的界限分明，使水下区始终处于浸泡环境，潮汐区处于浸泡与干燥环境，浪溅区处于喷淋环境；3、同时考虑化学与力学耦合作用和动静联合加载的特点，更加符合混凝土服役所处的环境，能够广泛的应用于混凝土耐久性试验场合。

技术领域：

本发明属于海工混凝土材料耐久性试验设备技术领域，具体涉及一种模拟海洋环境动静联合加载混凝土的试验装置。

背景技术：

多年来人们对氯离子侵蚀混凝土引起的耐久性问题进行了研究，但大都围绕单一影响因素展开。然而，实际工程中的混凝土并不是在单一因素下工作的，一般都承受两种或两种以上的因素共同作用。多种因素共同作用时，对混凝土的损伤作用并不是各单一因素作用的简单叠加，各因素产生的交互作用使得实际服役过程中混凝土的破坏过程复杂化。在实际工程中，几乎所有混凝土都会承受不同类型的荷载作用，荷载往往引起混凝土中微裂缝产生和扩展，从而影响氯离子在混凝土的渗透性。但绝大部分研究没有考虑荷载或裂缝对氯离子渗透性的影响，尤其是没有考虑荷载引起的微裂缝影响，很少将钢筋腐蚀规律、氯离子渗透性能与荷载引起的微裂缝或者与荷载本身联系起来研究，而实际的工程结构往往是承受各种荷载作用的，混凝土中总是存在着因各种因素引起的裂缝或微裂缝。近年来，人们逐步开展了多因素作用下混凝土破坏机理的研究，但受试验装置及试验时间等因素的制约，又受混凝土材料等因素的影响往往使得研究结论不能很好地用于指导工程实践。

国内外在混凝土结构耐久性方面已开展了大量研究工作，但多数研究采用加速试验法。这类试验方法是通过提高温度、相对湿度、侵蚀介质浓度或引入现场不存在的因素(如电流等)来加速混凝土结构耐久性劣化，导致混凝土结构耐久性侵蚀机理、过程和结果与实际状况不符，研究成果难以应用于实际工程中。此外，现有混凝土耐久性研究方法多针对材料层次，欠缺混凝土结构耐久性方面试验方法。例如：中国专利201410380371.7公开的一种持续荷载下氯盐腐蚀钢筋混凝土构件的测试装置包括：持续荷载加载装置、氯盐快速腐蚀装置、测控装置，所述持续荷载加载装置包括：加载框架、加载驱动装置；所述加载框架包括：下横梁、上横梁、试验梁支撑架、反力梁、加载框架螺杆、螺帽、边支座，上横梁、试验梁支撑架、下横梁两端由四根加载框架螺杆依次穿孔连接组成井字型框架结构；反力梁两端固定于两根下横梁上方；边支座固定于上横梁下方；所述加载驱动装置包括：千斤顶、荷载传感器、分配梁；所述千斤顶固定于反力梁中部，千斤顶顶部设置有荷载传感器，荷载传感器顶部设置有球铰支座，球铰支座顶部设置分配梁，分配梁顶部两端对称设置有滚轴加载板；所述氯盐快速腐蚀装置包括：直流电源、氯盐溶液盛放框、腐蚀阴极及空气泵；所述氯盐溶液盛放框密封固定于试验梁中上部；所述直流电源负极连接有腐蚀阴极；所述空气泵连接有输气软管；所述氯盐溶液盛放框采用有机玻璃材质，氯盐溶液盛放框上边缘高于试验梁顶面30-80mm，侧面底边缘低于试验梁中纵向钢筋20-80mm，氯盐溶液盛放框底边缘与试验梁通过粘结剂密封；氯盐溶液盛放框底面两端均设置有直径为8-15mm的溶液排出孔；所述测控装置包括：电化学测试仪、荷载测试装置、挠度测量装置、主控制箱；所述荷载测试装置包括：荷载传感器、荷载采集仪；所述挠度测量装置包括：位移计、位移采集仪；所述位移计通过位移计定位块固定于角钢中部，所述角钢通过螺杆与试验梁侧面相连接；所述主控制箱内设置有电化学测试仪、直流电源、荷载采集仪、位移采集仪、空气泵、单片机，电化学测试仪正输入端口与主控制箱A端口相连接，电化学测试仪负输入端口控制箱B端口相连接；直流电源正极与主控制箱A端口相连接，直流电源负极与主控制箱B端口相连接；空气泵出气口与主控制箱C端口相连接；所述主控制箱C端口与多条输气软管相连接，输气软管通至氯盐溶液盛放框底部，相邻输气软管排气端口的间距设置为200-500mm；位移采集仪输入端口与主控制箱D端口相连接；荷载采集仪输入端口与主控制箱E端口相连接；所述主控制箱A端口通过导线与试验梁的纵筋相连接，主控制箱B端口通过导线与腐蚀阴极相连接，主控制箱C端口与输气软管相连接，主控制箱D端口通过数据线与位移计相连接，主控制箱E端口通过数据线与荷载传感器相连接；电化学测试仪、直流电源、荷载采集仪、位移采集仪、空气泵的控制端均与单片机相连接；所述单片机与输出设备相连接，可实时采集、显示、存储并打印输出测量数据；中国专利201710003604.5公开的一种荷载与环境耦合作用下试件耐久性试验装置包括一个模拟环境的工作舱、加载夹具、试件、内部传力装置、外部传力装置、内部支撑、外部支撑、千斤顶、反力架以及测试系统；其中外部支撑固定在大地上，工作舱安放在外部支撑上，工作舱内设置盐雾喷头、湿度测试仪以及氯离子含量测试仪，用于模拟和控制舱内环境对试件的氯离子侵蚀作用；内部传力装置连同加载夹具和试件，安放在工作舱内的内部支撑上，并通过内部传力装置穿出孔洞与外部传力装置连接；外部传力装置与千斤顶以及反力架相连；通过开启千斤顶，反力架将千斤顶引起的顶升力传递给外部传力装置，进而将力传递给内部传力装置和加载夹具并最终传递给试件，从而实现对工作舱内试件施加荷载，整个过程中通过测试系统完成试件在多因素共同作用下的耐久性性能测试；中国专利201810381886.7公开的一种可模拟滨海环境侵蚀与疲劳荷载耦合作用的实验装置包括疲劳荷载压力机，还包括储水型硅胶套、鼓风机、抽水泵、储液箱、第一电动阀、第二电动阀以及控制系统，所述储水型硅胶套中央设置有待测试件，待测试件与储水型硅胶套的上下两端接触处为密封连接，且待测试件伸出储水型硅胶套的上下两端，并置于疲劳荷载压力机的加载台面上；所述储水型硅胶套的上端设置有进水口，所述储水型硅胶套的下端设置有出水出气口；所述进水口通过进水管依次与第一电动阀、抽水泵以及储液箱依次连接；所述出水出气口通过出水出气管直接与储液箱连接；所述第一电动阀与进水口之间的进水管上还设置有进风口，所述进风口通过进气管依次与第二电动阀以及鼓风机连接；所述第一电动阀、第二电动阀均与控制系统连接。因此，研发设计一种模拟海洋环境动静联合加载混凝土的试验装置，同时考虑化学与力学耦合作用、海洋的多种环境类型以及实际服役过程中承受荷载类型，使其符合混凝土服役所处环境，能够广泛应用于混凝土耐久性试验。